铸造铝合金热处理工艺分类及作用

固熔热处理后。室温下进行的时效叫自然时效，在一定温度下进行的时效叫人工时效。时效工艺在6系铝合金特性及广泛用途适用于在固熔热处理后，进行冷加工、或矫直、矫平以提高强度。铝合金是以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。

铝合金时效(aluminium alloy aging) ：可热处理强化铝合金淬火后停放在室温或较高温度下以提高性能的方法。这是铝合金热处理常用的方法之一。室温下进行的时效称“自然时效”，在高于室温下进行的时效称“人工时效”。时效处理是提高铝合金力学性能和改善理化性能的重要手段。时效硬化现象最先由德国学者维尔姆(A wilm) 于1906年在研究铝一铜一镁系硬铝合金时发现，之后在其他铝合金系中也发现了这种现象。1938年，法国学者纪尼埃(A.Guinier)和比利时学者普雷斯顿(G.D，Pr韶ton)各自独立地阐明了铝合金的时效硬化是由溶 质原子形成的富集区(G.P.区)所致。其后，人们对铝合金的时效行为进行了大量的研究。在采用电子显微镜直接观察时效的微观结构变化后，对铝合金时效本质有了更加深入的了解。可热处理强化铝合金，淬火后形成过饱和固溶体，在室温或稍高温度中加热能发生分解，其过程通常包括G.P.区、亚稳定相(铝铜系合金用少和『表示，铝铜 镇系合金用夕和S‘表示，铝镬硅系合金用酬和团表示，铝锌镁系和铭锌镬铜系合金用丫和丫表示)和稳定相 (。，s，日，，，T)三个阶段。G.P.区是与铝基体完全共格的，亚稳定相与铝基体部分共格，稳定相与铝基体非共格。共格或部分共格都能引起铝基体晶格的畸变，因而导致铝合金硬度和强度的升高以及其他性能的变化。当析出非共格的稳定相时，合金即开始“软化”，强度降低。不同系的铝合金，从G.P.区到亚稳定相再到稳定相的具体析出顺序是不同的。常用工业铝合金的时效序列如下: 铝铜系合金:G.P.区~酬一『~。(C uAI。) (片状) 铭铜镁系合金:G.P.区~s)，-S，~s(cuMgAI:) (针状或球状) 铭镁硅系合金:G.P.区~酬铸侧一队MgZSi) (针状) 铝锌镁系合金:G.P.区~可与可~爪MgZnZ) (球状) 一T(Mg3Zn3A12) 铝锌镁铜系合金的时效序列和铝锌镁系合金的相同。图T和图2分别是中国牌号2A12(L Y12)(铝铜镁系)和7A09(L Cg)(铝锌镁铜系)合金入工时效后的电子显微镜照片，图1示出的是片状的S‘析出相，图2 示出的是球状的丫析出相。 矍_一 图1 ZA12(IY12)铝合金经190C，12h人工时效后 的电子显微镜照片义48000 黔 图2 7Aog以Cg践吕合金经135‘C，16h人工时效后 的电子显微镜照片只48000 为了提高铝合金的强度，通常将其时效到强的峰值状态，称为峰值时效(用T6表示)。为了提高铝合金的断裂韧性(Kl。)和抗应力腐蚀性能，还可采用双级过时效处理(用T73或T74表示)，此时虽然损失了一部分强度，但却提高了合金的综合性能。

所谓时效，是指淬火后得到的铝合金过饱和固溶体在一定温度下随时间增长而分解，导致合金强度和硬度升高的现象。其实质是沉淀强化相从过饱和固溶体中析出和长大。在室温下自发强化的过程称自然时效，自然时效以GP区强化为主塑性高强度较低，人工时效以过渡区沉淀相强化为主，强度高塑性低，而预时效温度也一般较低，目的是在合金中形成高密度的GP区。

至于你说的模拟烘烤，要看他的温度如何和时效时间（从而判断是否是欠时效、峰时效还是过时效）。

肯定有时效作用的效果，你的模拟烘烤的目的实质是欠时效，如果你的目的是对铝合金强化，那么就可以说是欠时效的一种。

时效处理，指金属或合金工件（如低碳钢等）经固溶处理，从高温淬火或经过一定程度的冷加工变形后，在较高的温度或室温放置保持其形状、尺寸，性能随时间而变化的热处理工艺。

时效处理目的是为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后（低温回火温度150-250℃）精加工前，把工件重新加热到100-150℃，保持5-20小时，为稳定精密制件质量的处理。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。

拓展资料：

在时效处理前进行固溶处理时，加热温度必须严格控制，以便使溶质原子能最大限度地固溶到固溶体中，同时又不致使合金发生熔化。许多铝合金固溶处理加热温度容许的偏差只有5℃左右。

进行人工时效处理，必须严格控制加热温度和保温时间，才能得到比较理想的强化效果。生产中有时采用分段时效，即先在室温或比室温稍高的温度下保温一段时间，然后在更高的温度下再保温一段时间。

参考资料来源：百度百科－时效处理

时效处理指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造，锻造后，在较高的温度或室温放置，其性能、形状、尺寸随时间而变化的热处理工艺。若采用将工件加热到较高温度，并较短时间进行时效处理的时效处理工艺，称为人工时效处理。若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象，称为自然时效处理。

发展简历：

20世纪初叶，德国工程师A.维尔姆研究硬铝时发现，这种合金淬火后硬度不高，但在室温下放置一段时间后，硬度便显著上升，这种现象后来被称为沉淀硬化。这一发现在工程界引起了极大兴趣。随后人们相继发现了一些可以采用时效处理进行强化的铝合金、铜合金和铁基合金，开创了一条与一般钢铁淬火强化有本质差异的新的强化途径时效强化。

T1 人工时效 在金属型或湿砂型铸造的合金，因冷却速度较快，已得到一定程度的过饱和固溶体，即有部分淬火效果。再做人工时效，脱溶强化，则可提高硬度和机械强度，改善切削加工性。 对提高Zl104、ZL105等合金的强度有效。

T2 退火 主要作用在于消除铸件的内应力（铸造应力和机加工引起的应力），稳定铸件尺寸，并使Al-Si系合金的Si晶体球状化，提高其塑性。 对Al-Si系合金效果比较明显，退火温度280-300℃，保温时间为2-4h。

T4 固溶处理（淬火）加自然时效 通过加热保温，使可溶相溶解，然后急冷，使大量强化相固溶在α固溶体内，获得过饱和固溶体，以提高合金的硬度、强度及抗蚀性。 对Al-Mg系合金为最终热处理，对需人工时效的其它合金则是预备热处理。

T5 固溶处理（淬火）加不完全人工时效 用来得到较高的强度和塑性，但抗蚀性会有所下降，非凡是晶间腐蚀会有所增加。 时效温度低，保温时间短，时效温度约150-170℃，保温时间为3-5h。

T6 固溶处理（淬火）加完全人工时效 用来获得最高的强度，但塑性和抗蚀性有所降低。 在较高温度和较长时间内进行。适用于要求高负荷的零件，时效温度约175-185℃，保温时间5h以上。

T7 固溶处理（淬火）加稳定化回火 用来稳定铸件尺寸和组织，提高抗腐蚀（非凡是抗应力腐蚀）能力，并保持较高的力学性能。 多在接近零件的工作温度下进行。适合300℃以下高温工作的零件，回火温度为190-230℃，保温时间4-9h。

T8 固溶处理（淬火）加软化回火 使固溶体充分分解，析出的强化相聚集并球状化，以稳定铸件尺寸，提高合金的塑性，但抗拉强度下降。 适合要求高塑性的铸件，回火温度约230-330℃，保温时间3-6h。

T9 循环处理 用来进一步稳定铸件的尺寸外形。其反复加热和冷却的温度及循环次数要根据零件的工作条件和合金的性质来决定。 适合要求尺寸、外形很精密稳定的零件。

固溶热处理:

将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充

分溶速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺

时效处理可分为自然时效和人工时效两种自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生形，从而使残余应力消除或减少，人工时效是将铸件加热到550～650℃进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底.

根据合金本性和用途确定采用何种时效方法。高温下工作的铝合金适宜用人工时效，室温下工作的铝合金有些采用自然时效，有些必须人工时效。

从合金强化相上来分析，含有S相和CuAl2等相的合金，一般采用自然时效，而需要在高温下使用或为了提高合金的屈服强度时，就需要采用人工时效来强化。比如LY11和LY12，40度以下自然时效可以得到高的强度和耐蚀性，对于150度以上工作的LY12和125-250度工作的LY6铆钉用合金则需要人时效。含有主要强化相为MgSi，MgZn2的T相的合金，只有采用人工时效强化，才能达到它的最高强度。

对于一般铝合金，自然时效时，屈服强度稍低而耐蚀性较好，采用人时效时，合金屈服强度较高而伸长率和耐蚀性都降低。对于铝－锌－镁－铜系合金入LC4则相反，当采用人工时效时，合金耐蚀性比自然时效好。

选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学性能各不相同，因此制造工艺路线不同；同样，不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。

一、塑料模具的制造工艺路线

1.低碳钢及低碳合金钢制模具

例如，20，20Cr，20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。

2.高合金渗碳钢制模具

例如12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。

3.调质钢制模具

例如，45，40Cr等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。

4.碳素工具钢及合金工具钢制模具

例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等钢的工艺路线为：下料→锻成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光→装配。

5.预硬钢制模具

例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等钢。对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理（34～42HRC）→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。

二、塑料模具的热处理特点

（一）渗碳钢塑料模的热处理特点

1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。

2.对渗碳层的要求，一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%～1.0%为佳。若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。

3.渗碳温度一般在900～920℃，复杂型腔的小型模具可取840～860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5～10h，具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜，即高温阶段（900～920℃）以快速将碳渗入零件表层为主；中温阶段（820～840℃）以增加渗碳层厚度为主，这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布，便于直接淬火。

4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可分别采用：重新加热淬火；分级渗碳后直接淬火（如合金渗碳钢）；中温碳氮共渗后直接淬火（如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具）；渗碳后空冷淬火（如高合金渗碳钢制造的大、中型模具）。

（二）淬硬钢塑料模的热处理

1.形状比较复杂的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行精加工，才能保证热处理时变形最小，对于精密模具，变形应小于0.05%。

2.塑料模型腔表面要求十分严格，因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模腔面上涂保护剂，同时要控制加热速度，冷却时应选择比较缓和的冷却介质，控制冷却速度，以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳，也可采用预冷淬火的方式。

3.淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时间应充分，长短视模具材料和断面尺寸而定，但至少要在40～60min以上。

（三）预硬钢塑料模的热处理

1.预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理，但有时需进行改锻，改锻后的模坯必须进行热处理。

2.预硬钢的预先热处理通常采用球化退火，目的是消除锻造应力，获得均匀的球状珠光体组织，降低硬度，提高塑性，改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。

3.预硬钢的预硬处理工艺简单，多数采用调质处理，调质后获得回火索氏体组织。高温回火的温度范围很宽能够满足模具的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性良好，淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。表3-27为部分预硬钢的预硬处理工艺，供参考。

表3-27 部分预硬钢的预硬处理工艺

钢 号 加热温度/℃ 冷却方式 回火温度/℃ 预硬硬度HRC

3Cr2Mo 830～840 油冷或160～180℃硝盐分级 580～650 28～36

5NiSCa 880～930 油冷 550～680 30～45

8Cr2MnWMoVS 860～900 油或空冷 550～620 42～48

P4410 830～860 油冷或硝盐分级 550～650 35～41

SM1 830～850 油冷 620～660 36～42

（四）时效硬化钢塑料模的热处理

1.时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的力学性能。

2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热时间分别可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。

3.时效处理最好在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模腔表面氧化，炉内须通入保护气氛，或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱保护条件下进行时效。装箱保护加热要适当延长保温时间，否则难以达到时效效果。部分时效硬化型塑料模具钢的热处理规范可参照表3-28。

表3-28 部分时效硬化钢的热处理规范

钢 号 固溶处理工艺 时效处理工艺 时效硬度HRC

06Ni6CrMoVTiAl 800～850℃油冷 510～530℃×（6～8）h 43～48

PMS 800～850℃空冷 510～530℃×（3～5）h 41～43

25CrNi3MoAl 880℃水淬或空冷 520～540℃×（6～8）h 39～42

SM2 900℃×2h油冷+700℃×2h 510℃×10h 39～40

PCR 1050℃固溶空冷 460～480℃×4h 42～44

三、塑料模的表面处理

为了提高塑料模表面耐磨性和耐蚀性，常对其进行适当的表面处理。

1.塑料模镀铬是一种应用最多的表面处理方法，镀铬层在大气中具有强烈的钝化能力，能长久保持金属光泽，在多种酸性介质中均不发生化学反应。镀层硬度达1000HV，因而具有优良的耐磨性。镀铬层还具有较高的耐热性，在空气中加热到500℃时其外观和硬度仍无明显变化。

2.渗氮具有处理温度低（一般为550～570℃），模具变形甚微和渗层硬度高（可达1000～1200HV）等优点，因而也非常适合塑料模的表面处理。含有铬、钼、铝、钒和钛等合金元素的钢种比碳钢有更好的渗氮性能，用作塑料模时进行渗氮处理可大大提高耐磨性。

适于塑料模的表面处理方法还有：氮碳共渗、化学镀镍、离子镀氮化钛、碳化钛或碳氮化钛，PVD、CVD法沉积硬质膜或超硬膜等

参考资料：

铝合金的热处理不同于碳钢，其熔点低，易过热过烧，加热温度的偏差范围小，对温度仪的精度要求高。若加热保温过于偏差，则可能达不到强化的目的。因此，对于锻铝合金的加热炉温度的控制是整个热处理过程的关键。

根据试验结果分析：人工时效温度的高低与时间的长短有很大关系。较高的时效温度，可以缩短保温时间：较低的时效温度则需要延长保温的时间。用前者方法处理，同一炉试件检出的硬度数据，离散性较大，批量生产难以把握产品的质量，而后者受试件的合格率较高，能够保证强化工艺的质量要求，但工艺成本显著增加。

在这两者之间，必然有一个比较合理的可行区间。经多次反复试验，我们找到如下的加热温度和时间的关系，这对锻铝试件的强化处理较为适合。

铝合金产品特色

以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。铝合金除具有铝的一般特性外，由于添加合金化元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金的密度为2.63～2.85g/cm，有较高的强度（σb为110～650MPa)。

比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。